Niobija(V) oksīds
Niobija(V) oksīds (zināms arī kā niobija pentoksīds) ir ķīmiskais savienojums, niobija oksīds tā augstākajā oksidēšanas pakāpē +5. Tas ir bezkrāsains,[1] nešķīst ūdenī un ir diezgan inerts.
| Niobija(V) oksīds | |
|---|---|
-oxid.png) β-Nb2O5 kristāliskā struktūra | |
| Citi nosaukumi | Diniobija pentoksīds, niobija pentoksīds |
| CAS numurs | 1313-96-8 |
| Ķīmiskā formula | Nb2O5 |
| Molmasa | 265,8 g/mol |
| Blīvums | 4550 kg/m3 [1] |
| Kušanas temperatūra | 1510 °C[1] |
| Šķīdība ūdenī | nešķīst |
Kristāliskā struktūra
labot šo sadaļuNiobija pentoksīdam ir raksturīga plaša polimorfija — ir identificētas ap 20 polimorfās formas.[2] Šīs struktūras pārsvarā sastāv no NbO6 oktaedriem, kas ir saistīti savā starpā. Tas, ka šos oktaedrus var sasaistīt savā starpā daudzos dažādos veidos, arī izskaidro niobija pentoksīda plašo polimorfiju.[2]
Normālos apstākļos vienīgā stabilā forma ir β-Nb2O5, par ko pārējās formas pārvēršas 1000—1100 °C. Šai formai blīvums ir 4,55 g/cm3, kušanas temperatūra — 1510 °C. β-Nb2O5 pieder pie monoklīnās singonijas, telpiskā grupa P2, kristāliskā režģa parametri: a=2,126 nm, b=0,3821 nm, c=1,935 nm, θ=119,74°. Šīs formas elementāršūnā ir 14 formulvienības, tātad — 28 niobija atomi un 70 skābekļa atomi. 27 no niobija atomiem šajā formā ir oktaedrāla koordinācija (tie atrodas oktaedru centros), vienam — tetraedrāla.[1]
Sildot amorfu Nb2O5 vai tā kristālhidrātu gaisā 600—800 °C temperatūrā iegūst α-Nb2O5 (rombiskā singonija, a=0,623 nm, b=4,380 nm, c=0,391 nm, Z=12). Šī forma neapgriezeniski pārvēršas par α'-Nb2O5 (monoklīnā singonija, telpiskā grupa C2/c, a=1,273 nm, b=0,488 nm, c=0,556 nm, θ=105,1° Z=4). Šī ir visblīvākā plaši izpētītā niobija pentoksīda polimorfā forma — tās blīvums ir 5,29 g/cm3.[1]
Citas polimorfās formas parasti iegūst no niobija pentahlorīdiem, bromīdiem vai fluorīdiem.[1]
Iegūšana
labot šo sadaļuNiobija pentoksīds tiek iegūts no sārmu metālu niobātu, alkoksīdu un fluorīdu hidrolīzē, izmantojot bāzi. To var iegūt arī daudzos citos veidos, piemēram, oksidējot metālisku niobiju.[3] Tīru niobija pentoksīdu var iegūt, hidrolizējot niobija pentahlorīdu:[4]
- 2 NbCl5 + 5 H2O → Nb2O5 + 10 HCl
Ķīmiskās īpašības
labot šo sadaļuNiobija pentoksīds ir diezgan inerts oksīds, tomēr tas reaģē ar fluorūdeņražskābi, kā arī šķīst sārmu kausējumos, tāpēc to var uzskatīt par nedaudz amfotēru oksīdu.[3]
Niobija pentoksīdu var reducēt par metālisku niobiju. Parasti kā reducētājs tiek izmantots alumīnijs:
- 3 Nb2O5 + 10 Al → 6 Nb + 5 Al2O3
Izmantošana
labot šo sadaļuNiobija pentoksīds galvenokārt tiek izmantots metāliska niobija, kā arī citu niobiju saturošu materiālu iegūšanā.[2]
Atsauces
labot šo sadaļu- ↑ 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 И. Л. Кнунянц, Н. С. Зефиров, Н. Н. Кулов. Химическая энциклопедия. Том 3. Большая российская энциклопедия, 1992.
- ↑ 2,0 2,1 2,2 T. M. Wong. Niobium: Properties, Production and Applications. Nova Science Publishers, 2011.
- ↑ 3,0 3,1 N. N. Greenwood, A. Earnshaw. Chemistry of the Elements. 2nd edition. Butterworth-Heinemann, 1998.
- ↑ Process for the manufacture of niobium pentoxide or tantalum pentoxide, Kern, Therwil, Jacob, Hooper (CIBA Switzerland), US Patent number: 3133788, (1964)